CN105665969B - 一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接材料技术领域，具体公开了本发明属于焊接材料制备技术领域，具体公开了一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法。具体方法步骤：1）粘结剂的制备；2）药皮的预处理；3）焊条的制备。本发明的技术优点在于：本发明通过合理的配方设计，优化了焊条芯线的含铬量，添加少量稀土元素，控制杂质元素，在保证焊缝金属具有一定强度和低温冲击韧性的基础上，具有良好的抗硫化氢腐蚀及耐海水腐蚀性能。本发明选用的粘结剂具有较好的耐高低温性，芯粉在焊接过程中不易滑落，且能加快芯粉的熔化速度，有效保障焊接施工的正常进行。

Description

一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法

技术领域

本发明属于焊接材料制备技术领域，具体公开了一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法。

背景技术

油气运输中既有硫化氢腐蚀，又有海水腐蚀，因此要求钢板具有良好的抗硫腐蚀能力，同时具有良好的抗海水腐蚀能力。焊条作为一种钢板焊接的重要焊接材料，在配套耐蚀钢焊接的过程中，要求其焊缝金属不仅具有高强度、高韧性的特点，而且具有良好的抗硫化氢腐蚀以及耐海水腐蚀的能力，而目前与之配套的焊条，存在着耐硫化氢腐蚀性差、冲击韧性不足等缺陷。

因此，研制一种耐蚀钢焊接专用焊条，使得油气输送管道的焊缝部分不仅具有较好的抗腐蚀性能，还具有较高的抗冲击韧性和抗疲劳性能，对于推动我国油气建设具有重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种新的耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，解决的技术问题是：如何研制一种耐蚀钢焊接专用焊条，使得油气输送管道的焊缝部分不仅具有较好的抗腐蚀性能，还具有较高的抗冲击韧性和抗疲劳性能。

为了实现本发明目的而采用的技术方案为：一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，具体方法步骤为：

1）粘结剂的制备

将凹凸棒土粉料以质量体积比1：50加到质量浓度1%～20%盐酸中浸泡，机械搅拌2h～8h，离心分离并清洗，制得改性凹凸棒土；将制得的改性凹凸棒土与羧甲基纤维素钠、水玻璃、硬脂酸钠按比例混合，混合温度为20～40℃，混合时间为2～3小时；

2）药皮的预处理

将大理石、萤石、硅酸盐、高碳铬铁、钛白粉、纳米氮化铝、混合稀土和步骤1）制得的粘结剂混合均匀，然后转移至烧结炉中进行高温烘焙，最后进行机械破碎，备用；

3）焊条的制备

将步骤2）制得的处理过的药皮和芯线在涂压机中制备成焊条，控制温度在380～400℃，保温1～2小时即可。

优选的，步骤1）中所述的凹凸棒土粉料与盐酸的质量体积比为1：50，盐酸的质量浓度为1%～20%，搅拌时间2h～8h，混合温度为20～40℃，混合时间为2～3小时。

优选的，按质量份数计，步骤1）中所述的改性凹凸棒土为30～55份、羧甲基纤维素钠5～15份、水玻璃20～40份、硬脂酸钠10～20份。

进一步优选的，按质量份数计，步骤2）中所述的大理石为20～55份、萤石10～30份、硅酸盐5～20份、高碳铬铁10～30份、钛白粉5～10份、纳米氮化铝1～3份、混合稀土2～4份、粘结剂1～5份。

进一步优选的，以质量分数表示，步骤3）中所述芯线组成成分及含量为：C≤0.09%、Si ≤ 0.03%、Mn 0.35-0.55%、P≤ 0.005%、S ≤ 0.005%、Ni≤ 0.30%、Cr 0.15-0.18%、Cu≤ 0.020%、Ti≤ 0.20%、Mg≤ 0.05%，余量为Fe。

更优选的，以质量分数表示，所述芯线组成成分及含量为：C 0.075%、Si 0.02%、Mn0.42%、P 0.003%、S 0.003%、Ni 0.26%、Cr 0.15%、Cu 0.012%、Ti 0.20%、Mg 0.05%，余量为Fe。

更优选的，所述的高碳铬铁的成分以质量分数计Cr不小于60%，C 6～10%，Si≤3%，S≤ 0.01%，P≤ 0.01%，余量为Fe。

更优选的，所述混合稀土为：按质量分数计，氧化钇10～30% 、氧化铈40～60%、氧化镧25～40%。

本发明的技术优点在于：

1）本发明药皮成分中选用的纳米氮化铝，能够起到细化晶粒的作用，提高了焊接金属的高温硬度和金相组织稳定性。

2）本发明通过合理的配方设计，优化了焊条芯线的含铬量，添加少量稀土元素，控制杂质元素，在保证焊缝金属具有一定强度和低温冲击韧性的基础上，具有良好的抗硫化氢腐蚀及耐海水腐蚀性能。

3）本发明选用的粘结剂具有较好的耐高低温性，芯粉在焊接过程中不易滑落，且能加快芯粉的熔化速度，有效保障焊接施工的正常进行。

4）本发明通过合理的配方设计，优化了焊条芯线的含铬量，加入了稀土元素，制备出更为理想的焊条。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步地描述。

本发明一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，包括步骤：1）粘结剂的制备；2）药皮的预处理；3）焊条的制备。

在粘结剂的制备步骤中，具体是将凹凸棒土粉料以质量体积比1：50加到质量浓度1%～20%盐酸中浸泡，机械搅拌2h～8h，离心分离并清洗，制得改性凹凸棒土；将制得的改性凹凸棒土与羧甲基纤维素钠、水玻璃、硬脂酸钠按比例混合，混合温度为20～40℃，混合时间为2～3小时，制备粘结剂的具体配比参见表1。

表1

原料	实施例1	实施例2	实施例3
				羧甲基纤维素钠/份	15	10	5
水玻璃/份	20	40	30
				硬脂酸钠/份	10	20	15
改性凹凸棒土/份	55	30	50

在药皮的预处理步骤中，具体的是将各原料先混合均匀，然后转移至烧结炉中进行高温烘焙，最后再进行机械破碎，各原料按质量份数计，大理石20～55份、萤石10～30份、硅酸盐5～20份、高碳铬铁10～30份、钛白粉5～10份、纳米氮化铝1～3份、混合稀土2～4份、粘结剂1～5份。表2为实施例1-3制备药皮的配方表。

表2

原料	实施例1	实施例2	实施例3
				大理石/份	35	55	20
萤石/份	20	10	30
				硅酸盐/份	15	5	20
高碳铬铁/份	14	10	30
				钛白粉/份	8	10	5
纳米氮化铝/份	2	3	1
				混合稀土/份	3	2	4
粘结剂/份	3	5	1

在焊条的制备步骤中，将预处理过的药皮和芯线再涂压机中制备成焊条，控制温度在380～400℃，保温1～2小时即可。其中芯线的组成成分为，以质量分数计，C≤ 0.09%、Si ≤ 0.03%、Mn 0.35-0.55%、P≤ 0.005%、S ≤ 0.005%、Ni≤ 0.30%、Cr 0.15-0.18%、Cu≤ 0.020%、Ti≤ 0.20%、Mg≤ 0.05%，余量为Fe。表3为实施例1-3选用的芯线最优组成成分表。

表3

成分	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Cu	Ti	Mg	Fe
												含量	0.075	0.02	0.42	0.003	0.003	0.26	0.17	0.012	0.20	0.05	余量

另外，本发明优选的高碳铬铁的成分：以质量百分比计，Cr不小于60%，C 6～10%，Si≤ 3%，S≤ 0.01%，P≤ 0.01%，余量为Fe。

本发明优选的混合稀土的成分：按质量分数计，氧化钇10～30%、氧化铈40～60%、氧化镧25～40%。

Claims (4)

1.一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：具体制作步骤如下：

1）粘结剂的制备

将凹凸棒土粉料加入到盐酸中浸泡，机械搅拌，离心分离并清洗，制得改性凹凸棒土；将制得的改性凹凸棒土与羧甲基纤维素钠、水玻璃、硬脂酸钠按比例混合；

2）药皮的预处理

将大理石、萤石、硅酸盐、高碳铬铁、钛白粉、纳米氮化铝、混合稀土和步骤1）制得的粘结剂混合均匀，然后转移至烧结炉中进行高温烘焙，最后进行机械破碎，备用；

3）焊条的制备

将步骤2）制得的处理过的药皮和芯线在涂压机中制备成焊条，控制温度在380～400℃，保温1～2小时即可；

步骤1）中所述的凹凸棒土粉料与盐酸的质量体积比为1：50，盐酸的质量浓度为1%～20%，搅拌时间2h～8h，混合温度为20～40℃，混合时间为2～3小时；

按质量份数计，步骤1）中所述的改性凹凸棒土为30～55份、羧甲基纤维素钠5～15份、水玻璃20～40份、硬脂酸钠10～20份；

步骤2）中所述的大理石为20～55份、萤石10～30份、硅酸盐5～20份、高碳铬铁10～30份、钛白粉5～10份、纳米氮化铝1～3份、混合稀土2～4份、粘结剂1～5份；

以质量分数表示，步骤3）中所述芯线组成成分及含量为：C≤ 0.09%、Si ≤ 0.03%、Mn0.35-0.55%、P≤ 0.005%、S ≤ 0.005%、Ni≤ 0.30%、Cr 0.15-0.18%、Cu≤ 0.020%、Ti≤0.20%、Mg≤ 0.05%，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：以质量分数表示，所述芯线组成成分及含量为：C 0.075%、Si 0.02%、Mn 0.42%、P 0.003%、S 0.003%、Ni 0.26%、Cr 0.15%、Cu 0.012%、Ti 0.20%、Mg 0.05%，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：所述的高碳铬铁的成分以质量分数计Cr不小于60%，C 6～10%，Si≤ 3%，S≤ 0.01%，P≤ 0.01%，余量为Fe。

4.根据权利要求1所述的一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：所述混合稀土为：按质量分数计，氧化钇10～30% 、氧化铈40～60%、氧化镧25～40%。